自適應(yīng)流速充氣方案

何付軍

【摘要】壓力容器氣密性試驗(yàn)時(shí)，對(duì)充氣速度對(duì)充氣速度有一定的要求，傳統(tǒng)的充氣設(shè)備需要人工控制充氣速度。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制充氣速度，提高檢測(cè)精準(zhǔn)度和測(cè)試效率，降低操作人員的工作強(qiáng)度，設(shè)計(jì)了一套自適應(yīng)流速充氣方案。自適應(yīng)流速充氣方案采用敏感充氣管路中的壓力變化梯度產(chǎn)生控制信號(hào)，控制自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門實(shí)時(shí)改變開度，達(dá)到調(diào)節(jié)充氣速度的目的。該方案在配氣臺(tái)上實(shí)踐后，壓力和流量適應(yīng)范圍廣，不僅能夠完成充氣，而且能夠自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)壓和保壓程序，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，自動(dòng)化程度高，應(yīng)用范圍廣。

【關(guān)鍵詞】壓力容器 氣密性試驗(yàn) 配氣設(shè)備

【中圖分類號(hào)】TH49 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）02-0279-01

在壓力容器氣密性試驗(yàn)時(shí)，需要按照規(guī)定的速度向被測(cè)容器中充入一定壓力的氣體，有時(shí)還要規(guī)定放氣速度。之所以要規(guī)定充氣速度，主要是因?yàn)椋绻錃饣蚍艢馑俣冗^快，容易造成設(shè)備局部溫度變化過大、過快，不僅影響設(shè)備的性能，更重要的是由于溫度造成的影響導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果可靠性低；相反如果充氣或放氣速度過慢，浪費(fèi)時(shí)間，造成檢測(cè)試驗(yàn)效率低。目前所使用的配氣臺(tái)是純手工操作，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，也很難做到按照要求的速度進(jìn)行充氣，一般情況下都是充、放氣速度不穩(wěn)定，無法做到精準(zhǔn)高效。為了提高充氣檢測(cè)效率，降低充氣過程對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，提出一種能夠自適應(yīng)流速的充氣方案，由設(shè)備自動(dòng)控制充氣速度，完成充氣或放氣工作。

一、傳統(tǒng)充氣方案氣路原理

（一）充氣原理

進(jìn)行壓力容器氣密性試驗(yàn)時(shí)，配氣設(shè)備將氣源設(shè)備中的高壓氣體降低到所需要的壓力，然后通過充氣管路按照規(guī)定的速度充入被測(cè)容器中。充氣原理簡(jiǎn)圖如圖1所示。如果充氣速度過快，隨著被測(cè)容器內(nèi)壓力升高，容器及其內(nèi)部的氣體溫度會(huì)高于環(huán)境溫度，進(jìn)行保壓試驗(yàn)時(shí)，會(huì)將溫差造成的壓降計(jì)入漏氣壓降中，造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

（二）操作方法

按照?qǐng)D1原理充氣時(shí)，充氣速度由人工調(diào)節(jié)L1節(jié)流閥的開度來實(shí)現(xiàn)。操作方法是，調(diào)整好減壓器T1出口壓力后，緩慢打開L1節(jié)流閥，同時(shí)觀察P3壓力表，當(dāng)P3壓力表指針開始動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，使充氣管路內(nèi)壓力按照規(guī)定的速度上升。若上升速度過快，需要減小節(jié)流閥L1的開度。反之，則增大節(jié)流閥L1的開度。

（三）存在的問題

按照這種方案充氣時(shí)，對(duì)操作人員的要求較高。操作人員要認(rèn)真觀察壓力表，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥。這樣，操作人員的工作強(qiáng)度大，且充氣速度不穩(wěn)定。

二、自適應(yīng)流速充氣方案

自適應(yīng)流速充氣方案，能夠根據(jù)容器需要充氣的目標(biāo)壓力和充氣時(shí)間，自動(dòng)調(diào)節(jié)充氣速度，以相對(duì)恒定的速度在要求的時(shí)間范圍內(nèi)將被測(cè)容器充氣到規(guī)定的壓力，并自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)壓和保壓試驗(yàn)階段，最后生成測(cè)試報(bào)告。

（一）自適應(yīng)流速充氣方案原理設(shè)計(jì)

自適應(yīng)流速充氣方案的基本原理是在帶節(jié)流閥L1的手動(dòng)充氣管路上并聯(lián)一個(gè)帶自動(dòng)閥門的自動(dòng)充氣管路，如圖2所示。充氣管路中自動(dòng)閥門的調(diào)節(jié)由電腦控制，受充氣管路內(nèi)壓力影響。

（二）自動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)

自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的包括閥門和伺服調(diào)節(jié)裝置兩部分，伺服調(diào)節(jié)裝置通過柔性聯(lián)軸器與閥桿聯(lián)接，其中閥門選用能夠耐高壓的節(jié)流閥，關(guān)鍵是伺服調(diào)節(jié)裝置。為了便于控制，伺服調(diào)節(jié)裝置的動(dòng)力源選用步進(jìn)電機(jī)+減速器。

（三）軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，包括：信號(hào)采集模塊、信號(hào)處理模塊、控制信號(hào)輸出模塊和測(cè)試報(bào)告及繪圖模塊，分別完成信息的采集、處理及輸出功能。軟件系統(tǒng)能夠在測(cè)試結(jié)束后自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，在測(cè)試報(bào)告中以傳統(tǒng)的數(shù)字報(bào)表和壓力-時(shí)間曲線同時(shí)體現(xiàn)測(cè)試記錄，并能夠給出測(cè)試結(jié)論。

三、自適應(yīng)流速充氣方案的應(yīng)用

（一）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充氣檢測(cè)試驗(yàn)

自適應(yīng)流速充氣方案可根據(jù)被測(cè)容器的充氣壓力、氣體流速的要求，選配適當(dāng)?shù)臏p壓器、節(jié)流閥，能夠?qū)崿F(xiàn)適應(yīng)0MPa～30MPa的壓力范圍，甚至更高壓力。操作人員只需根據(jù)充氣壓力要求調(diào)整好減壓器出口壓力，在控制系統(tǒng)中輸入充氣目標(biāo)壓力值和需要的充氣時(shí)間范圍，設(shè)備能夠自動(dòng)完成充氣、穩(wěn)壓和保壓過程，并能夠自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。

（二）實(shí)現(xiàn)控制速度的放氣

按照?qǐng)D2所示，采用自適應(yīng)流速充氣方案的配氣臺(tái)，還能夠完成定速放氣功能，滿足有放氣速度要求的容器放氣需求。

采用此方案的配氣設(shè)備，不僅能夠減輕操作人員的工作強(qiáng)度，而且能夠提高效率和檢測(cè)的精準(zhǔn)度。